Algemene projectomschrijving
Het project SAA-A1/A6 Diemen-Almere Havendreef is onderdeel van de grootschalige weguitbreiding van het traject Schiphol-Amsterdam-Almere. Onderdeel van het project A1/A6 is de nieuwe spoorbrug over de A1, naast het verkeersknooppunt Muiderberg. Om het aantal rijstroken op deze locatie te kunnen verdubbelen, moest het bestaande betonnen spoorwegviaduct worden vervangen voor een nieuwe stalen spoorbrug. De Flevospoorlijn kruist de snelweg onder een zeer schuine hoek (± 27°). De combinatie van de hoek en de eis om de volledige snelweg in één keer te overspannen zonder tussensteunpunt, leidt tot een bijzondere ontwerpopgave voor de spoorbrug Zandhazenbrug Muiderberg waarin constructie en vormgeving samenkomen met een hoge mate van integraliteit.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
Vanwege de grote lengte in combinatie met de vereiste slankheid van de hoofdliggers en bogen worden deze vervaardigd in thermo-mechanisch gewalst staal S460/ML. Hierdoor kan het gewicht van de brug beperkt blijven en is het mogelijk om de brug over de snelweg te transporteren. De toepassing van S460 levert uiteindelijk een gewichtsbesparing van bijna 30% op. De brug heeft een stalen hoofddraagconstructie. De twee kokervormige bogen raken elkaar bovenin net niet, waardoor een luchtig beeld ontstaat. Door de brug samen te stellen in S460 kon bovendien voor de dwarsstabiliteit worden volstaan met vier koppelingen en is een rank en slank beeld ontstaan.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
In het ontwerp van ZJA Zwarts & Jansma Architecten en Iv-Infra is de architectonische vormgeving afgestemd op de constructieve eigenschappen en mogelijkheden van assemblage. ZJA heeft in het architectonisch ontwerp een zichtbaar onderscheid gemaakt tussen de twee hoofdonderdelen van de brug: de boog versus het dek. De bogen bepalen het beeld uit de verte, het dek is daaraan ondergeschikt. De gekozen architectonische vormgeving, met een helder onderscheid in kleur tussen de bogen en de hoofdligger, vestigt de aandacht in de eerste instantie op alleen de boog. Pas in tweede instantie, bij voortgaande benadering, verschuift de aandacht naar het slanke dek tussen de bogen. De boog en diagonalen van de brug hebben een lichte kleur, die enigszins wegvalt tegen de grijze Hollandse luchten. De hoofdliggers hebben juist een donkere kleur, die enigszins wegvalt tegen de kleur van de omgeving. In het ontwerp van de kokerliggers en het dek heeft ZJA gebruik gemaakt profileringen. Door de kokerliggers schuin te leggen reflecteren deze het daglicht. Hetzelfde geldt voor de hoofdliggers.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
Het dek van de spoorbrug hangt met buisvormige hangers (ø 610 mm) in de bogen: constructief is de brug te beschouwen als een boogbrug met trekband die zich bij ongelijke belasting (de passage van een trein) constructief gedraagt als vakwerkligger. De diagonale, V-vormige hangerconfiguratie leidt tot minimale boog- en hoofdliggerafmetingen. De diagonalen zijn niet aan de buitenzijde van de hoofdligger verankerd, maar in de ligger.
Bijzondere aspecten uitvoering
Een variantenstudie heeft tot een alternatieve bouwmethode met minder verkeershinder geleid. Daarbij is de bestaande spoorbrug in bedrijf gehouden, terwijl de nieuwe brug werd geassembleerd langs de snelweg en evenwijdig aan de spoorlijn. De brug, 8.500 ton staal, is met SPMT’s in zijn geheel over weg getransporteerd naar een tijdelijke positie parallel aan de huidige brug. Nadat de nieuwe brug boven de snelweg is geplaatst, is het betonnen dek gestort en het ballastbed en alle spoorvoorzieningen aangebracht. Daarna is de oude brug gesloopt en de nieuwe brug, met inmiddels een gewicht van 15.000 ton, op een schuifbaan naar zijn definitieve positie verschoven. Tijdens het gehele project zijn er slechts twee korte buitendienststellingen van de rijweg A1 geweest: één weekend voor het inrijden van de spoorbrug en één nacht tijdens het slopen van de oude spoorbrug en het schuiven van de nieuwe spoorbrug. Het spoor is slechts vier dagen buitendienststelling geweest tijdens het slopen en het inschuiven.
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
De Zandhazenbrug is de grootste spoorboogbrug van Nederland en één van de grootste van Europa. Bovendien is de brug het grootste en zwaarste object dat ooit in Nederland over de weg is verplaatst en de eerste spoorbrug die in S460 is uitgevoerd. De brug overspant de nieuwe A1 met 16 rijstroken in één keer zonder tussensteunpunten. De spoorbrug bevat net zo veel staal als de Eiffeltoren.
Duurzaamheid
De nieuwe brug heeft een levensduur van minstens honderd jaar. Daarnaast heeft de spoorbrug een optimale flexibiliteit doordat hij de snelweg in één keer overspant zonder tussensteunpunten.
Materiaalgebruik (efficiëntie)
Vanwege de grote lengte in combinatie met de vereiste slankheid van de hoofdliggers (het spoor moest blijven passen op het spoor op de dijk) en bogen worden deze vervaardigd in thermo-mechanisch gewalst staal S460/ML. Hierdoor kan het gewicht van de brug beperkt blijven en is het mogelijk om de brug over de weg te transporteren. De toepassing van S460 levert uiteindelijk een gewichtsbesparing van bijna 30% op.
Energiegebruik en verbruik tijdens bouw en gebruik
Door het gebruik van staalkwaliteit S460 wordt een hogere MKI (Milieu Kosten Indicator) bereikt. Dit betekent een sterke reductie van de hoeveelheid toe te passen grondstoffen, het totale lasvolume en dus het energieverbruik bij vervaardiging. Door de gewichtsreductie is het mogelijk geweest om de brug over de weg te transporteren i.p.v. over water, wat eveneens leidt tot een hogere MKI.
Mate van overlast (bouwwerkzaamheden) voor mens en dier
De Zandhazenbrug is drie jaar eerder opgeleverd dan gepland in het referentieontwerp.
De Zandhazenbrug heeft een optimale geluidsabsorptie, waarbij geluid direct bij de bron wordt gedempt dankzij de keuze voor een ballastbed en betonnen liggers en dankzij een betonnen leidingkoker naast de rails. Ook de profilering van de hoofdligger draagt hieraan bij: een koker samengesteld uit kleinere platen is stijver, trilt hierdoor mindere bij de passage van een trein en leidt daarmee tot een lager geluidsafstraling.
Een variantenstudie heeft tot een alternatieve bouwmethode met minder verkeershinder geleid. Daarbij is de bestaande spoorbrug in bedrijf gehouden, terwijl de nieuwe brug werd geassembleerd langs de snelweg en evenwijdig aan de spoorlijn. De brug, 8.500 ton staal is met SPMT’s in zijn geheel over weg getransporteerd naar een tijdelijke positie parallel aan de huidige brug. Nadat de nieuwe brug boven de snelweg is geplaatst, is het betonnen dek gestort en het ballastbed en alle spoorvoorzieningen aangebracht. Daarna is de oude brug gesloopt en de nieuwe brug, met inmiddels een gewicht van 15.000 ton, op een schuifbaan naar zijn definitieve positie verschoven. In een buitendienststelling van slechts één weekend wordt de oude brug gesloopt en de nieuwe brug op een schuifbaan naar zijn definitieve positie verschoven. Een paar dagen later rijdt de eerste trein over de spoorbrug.
Innovaties op product-, concept- en bouwniveau
De toepassing van S460 is voor de hoofdliggers en bogen noodzakelijk. De keuze voor S355 in combinatie met de vereiste slankheid van de brug zou leiden tot ontoelaatbare plaatdiktes en een hoog transportgewicht. Volgens de huidige ontwerprichtlijnen van ProRail is het echter niet toegestaan om staalsoorten hoger dan S355 toe te passen. In overleg met ProRail is besloten om voor een betere lasbaarheid thermo-mechanisch gewalst staal S460/ML toe te passen en om tegelijkertijd een aantal strengere eisen te stellen aan de chemische samenstelling en mechanische eigenschappen van het materiaal.
In het ontwerp is veel aandacht besteed aan de kans op vortex-excitatie: het trillen van de diagonalen bij een combinatie van wind en regen. Bij de Zandhazenbrug is voor de bovenleidingsportalen een aanvullend element ontworpen voor de demping van trillingen, in dezelfde vormgevingstaal als de rest van de brug. De portalen zijn zo gepositioneerd dat zij in de buurt staan van de diagonalen. Hierdoor werd het mogelijk om bij het optreden van trillingen de portalen uit te breiden met een demping, zonder extra portalen bij te plaatsen of windgeleiders op de diagonalen aan te brengen. Dit voorkomt dat deze elementen visueel te veel aan de diagonalen klitten.
